Teslův transformátor

Co to je, z čeho se skládá, a jak funfuje Teslův transffomrátor:
Teslův transformátor je vysokofrekvenční vzduchový transformátor sloužící ke generování velmi vysokého napětí. Jeho vynálezcem býl chorvatský fyzik Nikola Tesla, který jej vynálezl,pomime jíného, nakoncí 19. stiletí. Skláda se z primární cívky tvořící pár závitu tlustého drátu a sekundární civky, která je tvorena velkým počtem závitu tenkého drátu navinuteho v jedné vrstvě. Obě tyto civky jsou umístěne ve společné ose.Teslův transformátor je napájený napětím až 15kV, nejlepším zdrojem tohoto nápětí je neonový transfomátor používaný k napájení neonových světelných reklam. K primární cívce je připojen kondenzátor C a společně s ním tvoří rezonanční obvod(dále jen jako RO), který má svůj rezonanční kmitočet.Taky sekundární cívka společně s mezi závitovou kapacitou Cs´ tvoři RO. Oba RO můsí být naladěny na stejný rezonanční kmitočet, aby při přenosu energie mezi ními docházelo k co nejmenším ztrátam. Mezi závitová kapacita sekundární cívky je však až příliš mála, a výsledný kmitočet RO by tak býl příliš velký. Proto musíme přidát přídavnou kapacitu, kterou tvoří tzv. vybijecí elektrodá Cs prípojena k neuzemněnemů vývodu sekundární cívky.

Po připojení napájecího napětí se přez primární vinuti začne nabíjet kondenzátor C (obr.1). V určitem okamžiku(překročení elektrické pevností vzduchu) dojde ke vzníku el. oblouku v jíškříšti, čimž dojde k připojení kondenzátoru C k primárnímu vinutí transformátoru. Kondenzátor se začné vybijet a tento vybijecí proud vybudí v okolí civky mag. pole. Pak se kondenzátor vybije. Magnetické pole v primárním vinuti transformátoru následovně vytvoří na koncích vinuti nápětí které začne opět nabíjet kondenzátor(obr.3) Vzniknou tzv. tlumené kmity(obr.4). Tímto vznikle střídavné magnetické pole indukuje do sekundárního vínutí vf napětí. Po zániku tlumených kmitu dojde i k zaniknutí výboje v jískříští. Celý tenhle process se pak opakuje znova. V okamžíku vzníku výboje dojde rovněž k zkratování zdroje. Omezit zkratový proud můžeme jen předřazením odporu, ale dojde rovněž k omezení výstupního výkonu. Vznikle vysokofrekvenční napětí má naprosto odlišné vlastnosti. Uplatňuje se zde tzv. skin efekt, což znamená, že se proud šíří pouze povrchem vodiče. Tohle napětí nekope, a nemůže např. zasáhnout vnitřní organy, ale při dostatečném výkonu dokaže zbůsobit nehezké popáleniny.

Funkce Teslova transformátorů:

Obr.4 tlumené kmity:

Klasický Teslův transformátor
Zde je dálší možné zapojení Teslova transformátorů. Jeho princip funkce zustává naprosto stejný:


Zdroj
Začnem s jeho popisem z leva do prava. Jako první je vn zdroj. Nejlepší k napajeni by bylo použí něco takového:

Je to neonový transformátor, už jsem to na začátku uváděl, ktery se v normálním světě používá k napájení světelné neonové reklamy, a je k těmto účelům jako stvořený. Pochybují ale že by jste to dokazali zas tak jednoduše sehnat. Kupovat se to moc navyplatí, jeho cena se nepohybuje pod 5000Kč,-. Ale snad by se dálo něco takoého vyhlídnout na odlehlem místě a ...to ale přece dělat nebudem, dostali bychom se do potíží se zákonem, a to snad nikdo nechce! Tady už musími každý prít se svým vlastním řešenim. Buď si navinout trafo samotnemů, použít jích více a spojít je seriově, použít násobič(je tu malý proud) atd... Možností je tu oparvdu dosela dost.
Jiskřiště
Jako dálší v zapojení je jiskřiště. Existují dva druhy obyčejné(stacionarní-nepohyblivé), a rotující(nebo točivé). Statické jiskřiště, to jsou dva vodiče s nějakým zakončenim(např. kuličky), a upevněné na izolantu.

Musí být od sebe dostatečně vzdálené, aby se mazi nimi nevytvoříl trvala jískra(oblouk), ale ne zas příliš daleko, aby k tomu jískření někdy mohlo dojit. Je to řešení pro menší výkony. Pro vetší výkon se použijé jískřiště rotáčního. Na hřídel motoru je izolovaně nasazen vodivý kotouč s několika páry elektrod. Na konstrukci, ke které je připevněn motor, jsou připevněny další dvě elektrody. Ty jsou umístěny tak, že při určitém natočení hřídele je příslušný pár elektrod na kotouči naproti nim, čímž mezi nimi přeskocí jiskry a na okamžik se tak spojí cívka s kondenzátorem. Vzdálenost mezi elektrodami má být co nejmenší. Důležité je zajistit přiblížení elektrod ve správnou chvíli, což je při střídavém napájení ve chvíli, kdy je okamžité napětí sítě nejvyšší.

Jiskřiště májí velkou přednost pro použíti k velkým výkonum. Májí ale i řadu nevýhod:
-jsou docela hlučná
-opalování elektrod
-nutnost napajení vysokým napětím
-jsou náročná na použitý kondenzátor
-ionizáce vzduchu(v jeho blízkosti dochází k ionizácí vzduchu, tim dochází ke snižení el. pevnosti vzdušného prostředí, a hrozí to, že se zapálí trvalý el.oblouk
-vzniká široké spektrum rušení
Kondenzátor
Jako další tu rozeberem kondenzátor. Bohužel se dost takový kondenzátor sháni. Podle vlastností našeho transformátoru se taky bude lišít i kapacita použivanáho kondenzátoru. Může se pohybovat od 500p až k 50n. Tyto kapacity nejsou ani problem, problemem je napětí na které kondenzátor musí být. Prodavané kondenzátory, ktere se občas vidi v běžných prodejnach, se nehodi. Jednak kondenzátorem musime doládit rezonanční kmitočet RO na primarní strane, různým spojovaním více kondenzátoru(už jsme si vysvětlily proč). Asi těžko by jsme neustale převijely cívky. Druhou přičinou je to že ty kondiky nejsou určeny k použiti v impulzních obvodech. Pár mi jích taky už skoncilo jako kousky papíru po celé místností. Jejích dialektrik neni tak kvalitní, jako v kondenzátorech jež jsou k tomu určené. Napřed se dost zahřívají, a pak buď dojde k jejích prurazu, nebo se rovnou rozlítnou. Můžeme je použít tehdy pokud jích zapojíme více najednou, aby se proud a napěti v nich rozložilo. Takový kondenzátor se taky dá udělat docela jednoduše samotnemu, např. ze skleněné nebo PET láhve. Tá se obalí alobalem, který bude tvořít jednu elektrodu, a do ní se nalije ještě slaná voda tvořící druhou elektrodu.

Dálší možnosti je udělat si svitkový kondenzátor. Na to se použíjí pásy alobalu prokládané vhodnou fólií. Můžem taky použít skleněnou nebo umělohmotnou desku ke ktére se přiloží ze strán dvě ploché elektrody.

Cívky
Nasledujícím prvkem céleho zapojení je samotný Teslův transformátor, skaldajíci se ze dvou vinití(to je ale překvapive). Prirarní civka může mít kolmý, plochý nebo konusový tvár. Každý má svě výhody i nevýhody. Kolmý se může zdat asi jako nejrozumější, ale opak je pravdou. Konstrukčně sice jde o jejjednodušší primární cívku ale chvili po uvedení do činností mezi hornim závitem a toroidem(vybijecí elektrodou) nebo nejbližším bodem sekundární sívky dojde k preskočeni obluoku. Plochá cívka je druhou jednoduchou variantou, ale vyzáří opravdu hodně energie zbytečně do prostoru, ale hodi se pro transformátory které vytvaří opravdu velké napětí. Nad posledním závitem se navic umisťuje ještě jedna uzemněna smyčka z neizolovaného drátu, která svede k zemi případný úder "blesků". Konstrukčně nejnaročnější je konusový tvar cívky, což je asi jediná jeho nevýhoda. Eleminuje všechny nevýhody předchozích konstrukci cívek. Samotnou cívku pak činí pár závitu tlustého drátu. Na tloušťce drátu docela záleží. Výbijí se přez nej kondenzátor, aředsav te si co je to za šupu když se téměř zkratuje kondenzátor nabitý na vysovký napětí. Vodíč je dost námáhaný jelikož jím proteká dost velký proud, a čím větší bude tento proud tím i větší něpětí se bude indukovát v sekundární cívce. Nepočitejete s tím že by to bylo tak do nekonečka. Kondenzátor se přece nabije jen na určitý konečný náboj.
Sekundarní cívka se vine v jedné vrstvě tenkým vodičem. Její výrobě je třeba věnovat hodně úsilí. Jednotlivé závity je třeba klást těsně vedle sebe a v žádném případě se nesmí křížit. Na vinutí je vhodné použít nový nepoužitý vodič. Starší použitý vodič může mít popraskanou izolaci a není zrovna rovný. Hotovou cívku je dobré nalakovat izolačním lakem na plošné spoje. U menších cívek se obvykle jako kostra používá PVC trubka. Pro velké sekundáry se používá kostra složená z dřevěných nebo plastových dílů.


Toroid
Poslední součastí je toroid neboli vybijecí elektroda. Zde nejsou žádna omezení kladena na vaší fantazii. Můžete použít kus plechu vystříženeho do požadováného tvarů, kus drátu, jehlu, tenisak obalený alobalam atd.


Nemyslete si že jsem tu probral všechná možná řešení. Uvedl jsem všechy základní věci, které je zapotřebi vědět o problematice Teslova transformátorů. Všechno ostatní je na vašem rozumu a fantazii.

Teď, když už známe zapojení a funkcí Teslova transformátorů, můžeme zapojení rozdělit na Tesluv transformátor(sekundarní a primarní vinuti,toroid, a kondenzátor),a budicí část(vše ostatní v zapojení).